文档介绍：水轮机主轴密封结构的优化改造
黄海平,欧阳瑞宏
(葛洲坝水力发电厂,湖北宜昌443002)
关键词:水轮机;主轴密封;优化;改造;葛洲坝水电厂
摘要:由于葛洲坝水电厂水轮机主轴密封装置在运行过程中暴露出一些问题,因此有针对性地对主轴密封装置进行了结构优化改造,并列入1999年科研课题。采取的主要措施是对主轴密封供水系统进行改造和采用VSH主轴衡压密封装置。改造后,水压稳定,运行可靠,既满足了生产的需要,又提高了机组运行可靠性。
葛洲坝水力发电厂21台轴流转桨式水轮机,原主轴密封结构有两种形式。其中,2台ZZ560水轮机采用可调水压的环形活塞式端面密封结构,其“П”型密封块为耐油耐磨橡胶,固定在环形活塞上组成环形密封圈,利用压力清洁水在活塞上、下腔形成水压差,使密封圈与在主轴法兰上的不锈钢抗磨环形成端面密封状态。密封圈可轴向移动,与抗磨环平面保持贴合。其余19台ZZ500水轮机则采用双层橡胶平板密封结构,两密封平板之间的水箱通压力清洁水,在水压的作用下,使上、下橡胶平板与固定在主轴上的转环和水箱座抗磨环平面贴合,起到止水密封作用。
1 原密封装置运行情况
活塞式端面密封装置自1980年10月投产以来,空载运行时水压调整极为困难,带负荷运行不足26 h,密封装置即出现大量漏水,两台顶盖排水泵难以排除漏水,造成水淹水导事故。运行
112 h后,检查发现端面密封块磨损量达50 mm。维持运行两年后,发现转动环磨损量达7mm。该密封装置投运的2年时间内,发生过5次因密封失效严重漏水,被迫停机抢修时间达584 h,损失电量约5 300万 kW·h经多次检修和一系列的改进,暂时能维持运行,但密封漏水量大,顶盖泵启动频繁,而且汛期有大量由于该密封结构复杂,维护检修极为困难,于是,根据ZZ500水轮机双层平板密封的运行经验,于1983年8月将两台ZZ560水轮机的主轴端面密封改为双层平板密封。
双层平板密封的特点是:上密封平板静止,下密封平板随大轴转动,该结构一般在多泥沙的电站采用。双层平板密封装置自1982年投入运行,运行期间,水压极不稳定,×10 Pa(200 mmHg)的真空,~0 MPa的压力,甚至密封装置有时冒烟和散发出烧焦的橡胶臭味,并经常出现密封失效而漏水的情况,运行不到2 000 h就发生过4次平板密封磨损而被迫停机检修。特别严重的是1983年3月份因密封烧损磨穿,造成密封大量漏水,3上平板外侧是大气压,只要密封水箱建立一定的水压,平板橡皮就产生变形(如图1所示)。水压越大平板橡皮变形越大,橡皮板与抗磨环贴得越紧,当无水渗出,就造成橡皮板烧损或损坏。如果水压减少(即管道压力真空值)到一定值时,上平板橡皮与抗磨环就会脱开,漏水量变大,水箱压力就无法建立。下密封平板与轮叶前水压相通,其运行条件要比上平板密封好些,即使轮叶前有时可能出现真空其二是原设计中只重视了“密封”,认为只要密封得越严、止水效果就越好。但忽视了封得太严密会导致两磨擦面之间无法形成冷却润滑条件。双层平板密封系采用中硬耐磨橡皮,在干磨擦的情况下极易磨损。根据运行实践
研究了密封改进方案。首先在上下密封平板上开24个楔形槽,在平板圆周均匀分布,楔形槽呈三角形,沿顺水流方向槽深逐渐变浅,且不将平板径向开通,